双层交错布置多孔喷嘴燃烧排放性能试验研究

在某单缸柴油机上搭建高压共轨系统整机试验台架,研究双层交错布置多孔喷嘴结构对柴油机燃烧和排放性能的影响规律。试验结果表明:相同几何流通面积的双层交错布置多孔喷嘴相比于传统单层喷嘴经济性提高,NOx排放和碳烟排放改善;孔径较小的双层交错布置多孔喷嘴方案燃油消耗率较高,NOx排放较低,碳烟排放较高;下层喷孔喷射夹角小的双层交错布置多孔喷嘴方案缸内平均压力和温度高,油耗和排温降低,NOx排放较多,碳烟排放较少。     

基于近似模型的共轨柴油机喷射系统参数优化研究

基于试验设计理论和响应面近似模型对高压共轨柴油机喷射系统参数进行了优化设计。对FIRE软件中的喷雾与燃烧仿真模型进行了校核与验证,得到了KH-RT喷雾破碎模型参数C2与喷嘴结构参数的关系式,提高了模型的仿真精度。运用中心复合法设计了优化参数的试验计算矩阵,利用FIRE软件进行数值计算。用响应面近似模型技术构造了以经济性为主的综合优化目标函数。利用全局优化与局部优化相结合的优化方法对该近似模型进行了寻优,得到了喷射系统参数的最优组合,大幅度减少了共轨柴油机喷射系统参数设计试验的工作量。与原机相比,经过优化的柴油机燃油消耗率降低了5%,NOx和碳烟排放分别降低了10%和18%。     

新型燃油系统在船用柴油机降排放中的应用

针对降低船用柴油机NO_x排放的同时降低技术改造成本的要求,提出了一种新型燃油系统,即调压孔式喷油泵和交叉喷孔油嘴结合的燃油喷射系统。试验验证表明:该新型燃油系统可实现靴形喷射规律并改善燃油雾化,NO_x排放大幅降低。     

双层交错布置多孔喷嘴喷射特性仿真与试验研究

在高压共轨系统综合性能试验台上对所设计的不同结构的双层交错布置多孔喷嘴的喷油规律进行了测试。试验结果表明:孔径大的双层交错布置多孔喷嘴喷油速率较大;下层喷孔喷射夹角的变化对双层交错布置多孔喷嘴喷油速率影响不显著;在喷孔几何流通面积相同的情况下,双层交错布置多孔喷嘴与传统单层喷嘴相比具有较高的喷油速率和较大的累积喷油量。为深入分析其原因,建立了双层交错布置多孔喷嘴内流场的三维CFD模型,对双层交错布置多孔喷嘴与传统单层喷嘴进行气液两相流的模拟分析,研究发现双层交错布置多孔喷嘴有效流通面积比传统单层喷嘴大。     

EGR对柴油机超多喷孔预混合燃烧影响的研究(下)

为了在柴油机上实现预混合燃烧同时降低NOx和烟度(soot)排放,本研究采用大量废气再循环(EGR)在一台车用六缸柴油机上进行试验研究.大量EGR可以降低NOx排放,但会引起soot排放的增加,为了消除这一不利后果,采用具有大流通面积的超多喷孔油嘴,并结合使用电控高压共轨燃油喷射系统实现高压喷射,缩短喷射持续期从而实现预混合燃烧,降低soot排放.对EGR如何影响柴油机超多喷孔预混合燃烧性能进行了试验研究,选定4个试验工况,通过改变EGR率来测试柴油机性能.结果显示在高EGR率,并结合超多喷孔油嘴,以及合适的喷射压力、喷油始点下.有利于柴油机实现预混合燃烧,达到同时降低NOx和soot排放的目的.     

EGR对柴油机超多喷孔预混合燃烧影响的研究(上)

为了在柴油机上实现预混合燃烧同时降低NOx和烟度(soot)排放,本研究采用大量废气再循环(EGR)在一台车用六缸柴油机上进行试验研究.大量EGR可以降低NOx排放,但会引起soot排放的增加,为了消除这一不利后果,采用具有大流通面积的超多喷孔油嘴,并结合使用电控高压共轨燃油喷射系统实现高压喷射,缩短喷射持续期从而实现预混合燃烧,降低soot排放.对EGR如何影响柴油机超多喷孔预混合燃烧性能进行了试验研究,选定4个试验工况,通过改变EGR率来测试柴油机性能.结果显示在高EGR率,并结合超多喷孔油嘴,以及合适的喷射压力、喷油始点下,有利于柴油机实现预混合燃烧,达到同时降低NOx和soot排放的目的.     

喷油嘴偶件结构参数对国Ⅲ柴油机排放的影响

结合具体的柴油机机型,介绍了喷油嘴偶件参数对满足车用轻型柴油机国Ⅲ排放的影响.对柴油机唢油嘴之喷孔数量、喷孔直径、压力室进行了设计,在试验分析的基础上确定采用多孔数、小孔径、无压力室结构等喷油嘴参数,并采用具有高泵端压力的PM型电调泵和电控冷却废气再循环系统(EGR)与之匹配,达到国Ⅲ排放标准要求.     

非道路柴油机用燃油系统开发及试验

分析了非道路用柴油机对燃油系统的要求,提出了高喷射压力喷油泵的设计思想,对开发的燃油系统进行试验,结果显示其供油能力满足非道路用柴油机要求,通过柴油机匹配试验,研究了喷油嘴伸出高度、喷孔锥角、喷孔孔径及数量等对柴油机性能的影响,确定了各参数的最优方案,最终柴油机排放试验结果满足欧洲非道路用柴油机ⅢA阶段排放指标。     

基于BP神经网络与遗传算法的高压共轨柴油机喷油器结构参数优化研究

利用AVL-FIRE软件对TBD234高压共轨柴油机燃烧过程进行数值模拟,采用L16（54）正交试验作为BP神经网络的训练样本,建立喷油器主要结构参数与柴油机的燃油消耗率、NOx排放、SOOT排放之间的非线性映射关系,以燃油消耗率为优化目标,同时保持较低的NOx和SOOT排放水平,结合遗传算法进行寻优计算,获得了喷孔直径、喷孔个数、喷射夹角和喷油提前角4个参数的最优组合。     

喷油器喷孔入口圆角对燃油流动影响的研究

柴油机喷油器流道内部的流动状态直接影响到燃油的雾化程度,直接影响柴油机的工作性能与排放指标。为深入研究柴油机喷嘴喷孔内部流体特征,我们以某船用大功率柴油机喷油器作为研究对象,采用三维仿真软件Fluent对燃油在喷油器油嘴内部的流动状态进行了数值模拟。结果表明:喷油器喷孔入口处不同的圆角半径将直接影响到燃油空化程度,这对后续燃油的雾化程度以及喷油器的寿命产生重大影响。     

燃烧室形状、废气再循环和喷油策略对柴油机性能及排放的影响

尽管有关柴油机新型燃烧方式,比如HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition,HCCI）,PCCI（Premixed Charge Compression Ignition,PCCI）,LTC（Low Temperature Combustion,LTC）等研究已经取得很大进步,但是新型燃烧方式大量应用于工程实践还存在较多的技术难题.当前以及未来一段时间内,传统燃烧方式还将会是柴油机的主要燃烧方式.随着排放法规的日益严格,在改善燃油经济性的同时需要大幅度降低污染物排放,所以对影响油耗和污染物排放的参数进行优化和匹配是满足未来排放法规的关键.本文叙述了燃烧室形状、废气再循环（Exhaust Gas Recirculation,EGR）以及喷油策略对柴油机性能及排放的影响,重点总结了近年来提高柴油机性能和排放的新思路,可以为柴油机的优化设计和燃烧控制提供一定的理论参考依据.     

柴油机高压共轨喷射系统参数对燃烧和排放性能影响的研究

利用AVL-FIRE软件建立TBD234柴油机高压共轨燃烧过程仿真计算模型,通过仿真计算,系统分析了喷射系统主要参数对柴油机高压共轨燃烧和排放性能的影响。最后进行了试验验证,结果表明,仿真值与试验值基本吻合。研究结果为柴油机高压共轨喷射系统参数的优化设计提供了可靠依据。     

柴油机共轨喷油系统匹配与计算模型

采用共轨式喷油系统是提高柴油机性能、降低排放污染的有效手段，也是适应更加严格的排放法规和改善发动机的性能的途径之一。分析了柴油机共轨式喷油系统的研究热点及发展趋势，结合燃油系统的特点，讨论了喷油压力、喷油速率参数对排放和工作过程的影响，介绍了共轨系统的多分支共轨管贴体网格及多分支计算模型，提出了共轨系统与柴油机进气、燃烧系统的优化匹配措施。     

柴油/天然气发动机燃烧系统协同优化方法

采用KIVA-3V软件耦合多目标遗传优化算法NSGA-3,开展了柴油/天然气双燃料发动机的引燃柴油喷射参数、运行参数和燃烧室结构参数的协同优化研究.将湍流火焰速度封闭模型(TFSC)与PaSR燃烧模型耦合,建立柴油/天然气双燃料发动机复合燃烧模型.结果表明:复合燃烧模型能较好地模拟柴油/天然气发动机的燃烧过程;采用KIVA3V-NSGA3程序进行了双燃料发动机运行参数、喷射参数等多目标参数的协同优化;多目标参数优化结果的数据对比分析揭示了设计参数对目标参数的影响规律;涡流比和喷射参数的变化会对燃烧室内温度、NOx和CH4的分布产生较大影响.     

用节流轴针式喷油嘴的隔热直喷燃烧系统的研究

本文通过理论分析和实验研究，阐明了用单油束的直喷燃烧系统的设计理论和原则，认为用节流轴针式喷油嘴，隔热燃烧室设计，通过喷油、进气、燃烧过程的优化能实现小缸径直喷柴油机的良好空间混合和燃烧，取得优良的柴油机综合性能。     

共轨式电控喷射系统控制参数对柴油机燃烧过程及排放的影响

高压共轨式电控喷射与其它电控系统相比，为燃烧过程优化提供了更多的可控参数，介绍了FIRCRI系统在SYYRE WD615.68发动机上应用的前期研究结果，采用缺内压力示功图、燃烧放热率分析等方法，研究喷射压力两次喷射方式对燃烧过程、NOX及碳烟排放特性的影响。     

船用低速二冲程柴油机燃油喷射系统发展概述

针对日趋严格的排放法规,指出:电控燃油喷射技术是实现船用大功率柴油机缸内清洁、高效燃烧的关键技术。介绍了船用低速二冲程柴油机电控燃油喷射系统的发展现状,就目前应用在大功率低速柴油机上的主要电喷系统,增压式电控燃油喷射系统和共轨式电控燃油喷射系统做了详细的介绍和分析。     

Application of machine learning and Box-Behnken design in optimizing engine characteristics operated with a dual-fuel mode of algal biodiesel and waste-derived biogas

Waste-derived biogas and third-generation algal biodiesel are attractive alternative fuels to substitute fossil diesel in a diesel engine. However, using biodiesel as a pilot liquid fuel and biogas as the main fuel in a diesel engine is a complicated and highly non-linear process. The current study seeks to predict and optimize the combustion and exhaust emission characteristics of a variable compression dual-fuel combustion engine. Data from experiments were obtained at a variety of engine loads, compression ratios, pilot fuel injection pressures, and timings. A multi-layer perceptron network was employed to develop an Artificial Neural Network (ANN) based prognostic model using the experimental data. The developed prognostic model was used to estimate brake thermal efficiency, biogas flow rates, peak in-cylinder pressure, carbon dioxide, unburned hydrocarbons, oxides of nitrogen, and carbon monoxide. The predictive model's robustness is demonstrated by statistical metrics such as R (0.9723–0.988) and R² (0.9453–0.9761), Nash-Sutcliffe model efficiency (94–97%), and mean absolute percentage error (0.013–0.128%), Kling-Gupta efficiency (0.9548–0.9836), and Theil's U2 model uncertainty (0.162–0.368). To optimize the parameters of dual-fuel combustion, the Multi-Output Response Surface Methodology (RSM) was employed. The trade-off assessment between emission and efficiency using the desirability approach revealed that 84% engine load, 244 bar of fuel injection pressure, 28 °BTDC of injection timing, and 17.5 compression ratio are the best-operating conditions for the test engine. An experimental investigation was used to corroborate the RSM research findings, and errors were less than 9%. It was revealed that ANN-linked RSM is a good hybrid technique for modeling, prediction, and optimization of the performance of a dual-fuel engine.     

大型车用柴油机缩口燃烧室的结构特点及其对排放特性的影响

利用由AVL公司提供的FIRE软件，对重型车用柴油机缩口直喷式燃烧室内的气体流动特性进行了数值模拟计算分析。在此基础上，对不同缩口直径的燃烧室进行了喷射系统参数的优化匹配试验研究。结果表明，采用缩口直喷式燃烧室结构，可有效地组织燃烧室内的气流运动，并通过与喷射系统参数的优化匹配，在动力性和经济性基本保持不变的条件下，有效地改善柴油机的排放特性。     

燃油撞击对柴油机混合气形成及其燃烧过程影响的研究

介绍了具有油束撞击效应的轴针式喷油器在不同柴油机燃烧系统中的应用。试验结果表明,当这种喷油器运用于涡流室式柴油机时,可以起到降低发动机燃油消耗与排气烟度的作用;运用到直喷式燃烧系统时,发动机的运转正常,起动方便,但目前还存在燃油消耗率和排气烟度高的不足。此外,还详细介绍了这种轴针式喷油嘴产生的不同形式的碰撞效果对直喷式发动机性能影响的研究结果。